Линейный массив
Линейный массив — это акустическая система, состоящая из ряда обычно идентичных элементов громкоговорителя, установленных в линию и питаемых синфазно, для создания близкого к линии источника звука. Расстояние между соседними динамиками достаточно близко, поэтому они конструктивно мешают друг другу, посылая звуковые волны дальше, чем традиционные рупорные громкоговорители , и с более равномерно распределенной диаграммой направленности вывода звука.
Линейные массивы могут быть ориентированы в любом направлении, но их основное использование в публичном обращении - это вертикальные массивы, которые обеспечивают очень узкую вертикальную диаграмму выходного сигнала, полезную для фокусировки звука на аудитории, не тратя выходную энергию на потолки или пустой воздух над аудиторией. Вертикальный линейный массив отображает обычно широкую горизонтальную диаграмму, полезную для обеспечения звука большей части концертной аудитории. Напротив, горизонтальные линейные массивы имеют очень узкий выходной шаблон по горизонтали и высокий шаблон по вертикали. Ряд сабвуферов вдоль переднего края концертной сцены может вести себя как горизонтальный линейный массив, если подаваемый на них сигнал не регулируется (задерживается, поляризуется, выравнивается) для формирования иной диаграммы направленности. Громкоговорители можно спроектировать так, чтобы они располагались горизонтально, не действуя как горизонтальный линейный источник. [1]
высоких, средних и низких частот В современных линейных массивах используются отдельные драйверы для полос пропускания . Чтобы линейный источник работал, драйверы в каждой полосе пропускания должны располагаться в одной линии. Поэтому каждый корпус должен быть спроектирован так, чтобы плотно монтироваться вместе, образуя колонны, состоящие из высокочастотных, среднечастотных и низкочастотных динамиков . Увеличение количества динамиков в каждом корпусе увеличивает частотный диапазон и максимальный уровень звукового давления, а добавление дополнительных блоков к массиву также снижает частоту, на которой массив достигает направленной диаграммы направленности.
Линейный массив большого формата стал стандартом для крупных концертных площадок и фестивалей на открытом воздухе, где такие системы можно поднимать (устанавливать, подвешивать) на несущей балке, наземной опорной башне. [2] или с высокой ферменной башни с А-образной рамой. [3] Поскольку корпуса соединяются вместе и подвешиваются в одной точке, их удобнее собирать и прокладывать кабели, чем другие методы расположения громкоговорителей. Нижняя часть линейного массива обычно изогнута назад, чтобы увеличить дисперсию в нижней части массива и позволить звуку достигать большего количества зрителей. Обычно в линейных массивах используются шкафы трапециевидной формы, соединенные специальным крепежным оборудованием. [4]
История
[ редактировать ]
Эффект линейной решетки сужения луча с увеличением частоты был впервые продемонстрирован пионером акустики Гарри Олсоном . [5] Он опубликовал свои выводы в своей книге 1957 года «Акустическая инженерия» . [6] Олсон использовал концепцию линейного массива для разработки колонки, в которой вертикально расположенные динамики в одном корпусе воспроизводили звук среднего диапазона с широкой горизонтальной и узкой вертикальной диаграммой направленности. Линейные массивы существуют уже более полувека, но до недавнего времени большинство из них работали только в голосовом диапазоне. Они применялись в помещениях с сильной реверберацией, где узкая вертикальная конструкция не позволяла возбуждать реверберационное поле. [7] Элементы многополосной линейной решетки в горизонтально ориентированном корпусе были предложены Джозефом Д'Апполито в 1983 году. [8] Тем не менее, продукт был популяризирован в основном линейным массивом V-DOSC от L-Acoustics, представленным в 1992 году. [9] Это привело к открытию, что более ровная и плавная частотная характеристика может быть получена при меньшем количестве блоков в линейном массиве. Промышленность также вскоре обнаружила, что в горизонтальной плоскости нет разрушительных помех, а волны объединяются в основном по фазе в вертикальной плоскости, что заставило многих производителей громкоговорителей быстро разработать свои собственные аналогичные продукты. [7]
Теория
[ редактировать ]Теория чистых линейных массивов основана на чистой геометрии и мысленном эксперименте « свободного поля », где звук может свободно распространяться без влияния факторов окружающей среды, таких как отражения в помещении или температурное преломление.
В свободном поле звук, возникший в точке ( точечный источник ), будет распространяться одинаково во всех направлениях как сфера. Поскольку площадь поверхности сферы = 4π r 2 где r - радиус, каждое удвоение радиуса приводит к четырехкратному увеличению площади поверхности сферы. В результате интенсивность звука уменьшается на четверть на каждое удвоение расстояния от точечного источника. Интенсивность звука — это акустическая мощность на единицу площади, и она уменьшается по мере увеличения площади поверхности, поскольку акустическая мощность распространяется на большую площадь. Отношение между двумя акустическими давлениями в децибелах выражается уравнением дБ = 20log(p1/p2), поэтому при каждом удвоении расстояния от точечного источника p1 = 1 и p2 = 2 происходит снижение звукового давления примерно на 6 раз. дБ.
Линейный источник — это гипотетический одномерный источник звука, в отличие от безразмерного точечного источника. Поскольку линейный источник распространяет звук одинаково во всех направлениях в свободном поле, звук распространяется в форме цилиндра, а не сферы. Поскольку площадь поверхности изогнутой поверхности цилиндра = 2π rh, где r — радиус, а h — высота, каждое удвоение радиуса приводит к удвоению площади поверхности, таким образом, интенсивность звука уменьшается вдвое с каждым удвоением расстояния. из линейного источника. Поскольку p1 = 1 и p2 = 4 для каждого удвоенного расстояния, это приводит к снижению звукового давления примерно на 3 дБ. [10] [11]
В действительности безразмерные точечные источники и одномерные линейные источники не могут существовать; однако для простоты расчеты можно проводить на основе этих теоретических моделей. Таким образом, существует только определенное расстояние, на котором линейный источник конечной длины будет создавать звуковое давление выше, чем точечный источник такой же громкости.
Интерференционная картина — это термин, применяемый к картине дисперсии линейного массива. Это означает, что когда вы устанавливаете несколько громкоговорителей вертикально, угол вертикальной дисперсии уменьшается, поскольку отдельные динамики находятся в противофазе друг с другом в местах прослушивания вне оси в вертикальной плоскости. Чем выше стек, тем уже будет вертикальная дисперсия и тем выше будет чувствительность по оси. Вертикальный массив драйверов будет иметь ту же диаграмму направленности по горизонтали, что и одиночный драйвер.
Помимо сужения вертикального охвата, длина решетки также играет роль в том, на какие длины волн повлияет это сужение дисперсии. Чем длиннее массив, тем более низкую частоту будет контролировать шаблон. [7] На частотах ниже 100 Гц (длина волны 11,3 фута (3,4 м)) линейный массив длиной менее 3 метров начнет становиться всенаправленным, поэтому система не будет соответствовать теории линейного массива на всех частотах. [12] Выше примерно 400 Гц конусы драйвера сами становятся направленными, что снова нарушает предположения теории, а на высоких частотах во многих практических системах используются направленные волноводы, поведение которых не может быть описано с помощью классической теории линейных массивов. Короче говоря, геометрию реальных линейных массивов аудио, используемых в системах громкой связи, можно смоделировать только приблизительно с помощью теории линейных массивов и только в диапазоне 100–400 Гц. [12]
Высокие частоты
[ редактировать ]Практические системы линейных массивов действуют как линейные источники только на низких и средних частотах. Для высоких частот необходимо использовать какой-то другой метод для достижения характеристик направленности, соответствующих характеристикам низких и средних частот. Наиболее практичным методом усиления систем является использование волноводов (рупоров), соединенных с компрессионными драйверами. Каждый рупор должен иметь очень узкую вертикальную и очень широкую горизонтальную дисперсию.
Вместо использования конструктивных и деструктивных помех рупоры обеспечивают направленность, отражая звук в заданную зону покрытия. В правильно спроектированной системе линейного массива эта диаграмма направленности должна точно соответствовать низкочастотной характеристике направленности массива. Если вертикальная дисперсия антенны составляет 60 градусов и имеется 12 блоков, то каждый рупор должен иметь вертикальное покрытие 5 градусов. (Узкое вертикальное покрытие имеет то преимущество, что оно сводит к минимуму множественные приходы, которые могут нанести вред разборчивости.) Если это будет достигнуто, то элементы волновода можно будет интегрировать в линейный массив и, при правильном выравнивании и кроссоверах, луч высоких частот а конструктивную интерференцию низких частот можно выровнять так, чтобы результирующая массивная система обеспечивала постоянное покрытие. [13]
Конфигурации
[ редактировать ]Две конфигурации, которые используются редко, — это прямой и изогнутый массив. Проблема с изогнутыми массивами заключается в том, что они не очень хорошо подходят для обычного помещения. Нижняя половина будет наклонена вниз, чтобы обеспечить дополнительное освещение в местах, расположенных вблизи передней части сцены, а верхняя половина будет наклонена вверх, у потолка. Кроме того, проблема с прямыми решетками заключается в том, что луч слишком узок на высоких частотах. Решением, позволяющим использовать лучшие возможности обоих массивов, является использование криволинейного или J-массива. Он состоит из прямой части и изогнутой части, обычно внизу. Это обеспечивает компонент длинной прямой линии для людей, находящихся относительно далеко, в то время как кривая внизу действует как заполнение области под массивом, которой в противном случае можно было бы пренебречь.
Спиральные массивы являются следующим развитием J-массивов и имеют превосходную частотную характеристику благодаря схожей диаграмме направленности при сдвиге частот, сохраняя при этом преимущества дальнего броска и заполнения, которые обеспечивают J-массивы. Идея состоит в том, что спиральные массивы изогнуты по всей длине массива, но кривая является прогрессивной. Это означает, что верхняя часть массива почти прямая с углами между прямоугольниками 1 ° и увеличивается внизу до значений от 6 ° до примерно 10 °. Хорошо спроектированная спиральная решетка может иметь почти постоянную диаграмму направленности в зависимости от частоты, с некоторыми небольшими лепестками, проявляющимися на низких частотах. [14]
Проектирование и оснащение
[ редактировать ]
Широкоформатные линейные массивы предназначены для туров по аренам и амфитеатрам, крупных площадок и фестивалей на открытом воздухе. Эти коробки обычно включали в себя несколько вертикально выровненных высокочастотных драйверов сжатия, а также несколько среднечастотных и низких драйверов, расположенных симметрично вокруг драйвера сжатия. Низкочастотный драйвер обычно имеет диаметр 15 или 18 дюймов. Линейные массивы среднего формата обычно двух- или трехполосные и используют 10- или 12-дюймовые низкочастотные динамики. Горизонтальное покрытие обычно составляет 90 градусов, но в некоторых системах используются более узкие блоки вверху или более широкие блоки внизу массива. Используя переходную рамку (которая выравнивает оснастку в разных системах), системные инженеры могут иногда подвешивать коробку среднего формата под коробкой большого формата, чтобы охватить ближайших членов аудитории. Коробки динамиков разных производителей не смешиваются, поскольку каждая система имеет особое «звучание», которое может быть общим для одного производителя.
Производители обычно предоставляют электронную таблицу или специальную программу для проектирования массивов. Примеры включают L-Acoustics SOUNDVISION, [15] Адамсон Чертеж, [16] Electro-Voice LAPS (программное обеспечение для прогнозирования линейного массива), [17] d&b audiotechnik ArrayCalc и калькулятор линейного массива JBL Vertec. [18] Ренкус Хайнц предлагает программу под названием EaseFocus. Он похож на EASE, но имеет только функции и вычисления, характерные для линейных массивов. EaseFocus располагает данными для большого количества производителей, позволяющими сравнивать несколько акустических систем. Другие бренды линейных массивов, использующие EaseFocus, включают Bose Professional, Community Professional Loudspeakers, Electro-Voice, QSC, RCF и VUE Audiotechnik. Meyer Sound предлагает другое решение, предоставляя онлайн-систему под названием MAPP Online Pro. [19] Nexo предлагает свое программное обеспечение для 3D-моделирования NS1. EAW также предлагает собственное программное обеспечение под названием «Resolution».
Процесс проектирования начинается с ввода размеров помещения и необходимого уровня звукового давления. Затем программа предлагает количество и расположение ящиков. Альтернативно, некоторые программы требуют ввода количества полей и прогнозируют результирующие уровни звукового давления в различных частях комнаты.
После проектирования к конструкции подвешиваются точки крепления, затем цепные двигатели (или блоки), летающая рама и затем динамики. Отдельные коробки можно соединять по одному или складывать вместе на земле, а затем поднимать. Когда массив поднимается, углы отдельных блоков корректируются в соответствии с программой прогнозирования массива. Верхняя рама может иметь инклинометр для подтверждения угла рамы или прикрепленный лазер, указывающий верхнюю точку прицеливания решетки.
Если высота или отсутствие точек крепления не позволяют динамикам летать, динамики обычно устанавливаются на сцене или на сабвуферах. [20] используя специальную рамку для штабелирования. Стекирование линейных массивов распространено на небольших площадках и во временных установках. По сравнению с подвесными динамиками, им требуется меньшая вертикальная дисперсия для покрытия спереди назад, и полученный массив будет иметь небольшую кривизну.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Страница продуктов L-Acoustics Line Source ; Технический бюллетень L-Acoustics
- ^ «Продукция / Башенные системы» . Джеймс Томас Инженерное дело . nd Архивировано из оригинала 7 марта 2023 года . Проверено 30 мая 2023 г.
- ^ Биньон, Роджер (24 февраля 2015 г.). «Акустическая система PACRIM Line Array PA от Turnaround360» . Pacrim.co.uk . Архивировано из оригинала 5 июля 2017 года . Проверено 30 мая 2023 г.
{{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка ) - ^ Меллор, Дэвид (март 2006 г.). «Объяснение линейных массивов: наука и магия» . Звук на звуке . № 7. ISSN 0951-6816 . LCCN 2009269887 . ОСЛК 31700536 . Архивировано из оригинала 5 февраля 2023 года . Проверено 30 мая 2023 г.
- ^ Команда разработчиков JBL рассказывает о концепциях линейного массива. Архивировано 20 июля 2008 г. на Wayback Machine.
- ^ «Могут ли линейные массивы образовывать цилиндрические волны? Вопросы и ответы по теории линейных массивов» . Архивировано из оригинала 25 сентября 2008 г. Проверено 27 сентября 2008 г.
- ^ Jump up to: а б с «Живой звук: все, что вы хотели знать о технологии линейных массивов, а также кое-что — Pro Sound Web» . Архивировано из оригинала 12 января 2010 г. Проверено 23 ноября 2009 г.
- ^ Команда разработчиков JBL рассказывает о концепции линейного массива. Архивировано 20 июля 2008 г. в Wayback Machine.
- ^ «V-DOSC | TEC Awards» . www.tecawards.org . Проверено 20 апреля 2024 г.
- ^ «Система C4: Технические характеристики и конфигурации» (PDF) . d&b аудиотехника . Март 2003 г. Архивировано из оригинала (PDF) 11 декабря 2015 г. . Проверено 30 мая 2023 г.
- ^ Эверест, Ф. Олтон ; Полманн, Кен К. (22 июня 2009 г.). Главный справочник по акустике (Пятое изд.). Нью-Йорк: МакГроу-Хилл. ISBN 978-0-07-160332-4 . LCCN 2009019102 . OCLC 320895040 .
- ^ Jump up to: а б «Слышал ли я, как кто-то сказал: «Линейный массив?» » . Gtaust.com . Проверено 25 марта 2017 г.
- ^ «Линейные массивы: теория, факт и миф» (PDF) . Теория линейных массивов . Meyer Sound Laboratories Inc. Архивировано из оригинала (PDF) 26 ноября 2011 г. Проверено 11 февраля 2012 г.
- ^ «Теория линейных массивов» (PDF) . Проверено 25 марта 2017 г.
- ^ «Продукция - Презентация Soundvision» . Л-Акустика . Проверено 25 марта 2017 г.
- ^ «Блупринт АВ™» . www.adamsonsystems.com . Проверено 4 января 2024 г.
- ↑ Electro-Voice LAPS. Архивировано 12 ноября 2008 г. в Wayback Machine.
- ^ «Калькулятор линейного массива JBL Vertec» . Архивировано из оригинала 13 июля 2011 г. Проверено 5 сентября 2009 г.
- ^ Meyer Sound MAPP Online Pro. Архивировано 19 сентября 2009 г. на Wayback Machine.
- ^ Стек EAW KF730 на SB730. Архивировано 18 ноября 2009 г. в Wayback Machine.